Könnte die Auswahl von Nutzpflanzen auf der Grundlage genetischer Merkmale die Treibhausgasemissionen eindämmen?

Eine stetig wachsende Weltbevölkerung bedeutet, dass intensive Landwirtschaft notwendig ist, um alle Menschen zu ernähren. Dadurch ist die Landwirtschaft jedoch einer der größten Verursacher von Treibhausgasemissionen.

Neue Forschungsergebnisse der University of Warwick und der Cranfield University legen nahe, dass genetische Selektion – also der Prozess der Auswahl bestimmter wünschenswerter vererbbarer genetischer Merkmale – Landwirten und Züchtern dabei helfen könnte, die Treibhausgasemissionen aus dem Anbau von Nutzpflanzen, insbesondere Reis, zu reduzieren.

Welche Kultur soll angebaut werden?

Die Auswahl der Kulturpflanzen beeinflusst die Treibhausgasemissionen, ebenso wie landwirtschaftliche Praktiken wie der Einsatz von Stickstoffdünger, der bekanntermaßen Lachgasemissionen verursacht. Es ist jedoch unklar, welche Sorten das beste Gleichgewicht zwischen hohen Erträgen und geringeren Treibhausgasemissionen bieten.

Die neue Studie verglich erstmals die Auswirkungen von Treibhausgasen auf verschiedene Nutzpflanzen auf globaler Ebene und analysierte 180 Nutzpflanzengenotypen aus Versuchen weltweit. Sie kam zu dem Ergebnis, dass die Wahl der Nutzpflanzensorte, insbesondere bei Reis, einen größeren Einfluss auf die Methanemissionen hat als das Düngemittelmanagement. Angesichts der Bedeutung von Reis für die weltweite Nahrungsmittelversorgung ist dies eine wichtige Erkenntnis.

„Diese Studie befasste sich mit Weizen, Mais, Raps, Sojabohnen und insbesondere Reis“, sagt Conor Walthall, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der University of Warwick. „Reis ist das Grundnahrungsmittel für mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung, aber Reisfelder sind für über 10 % der weltweiten Methanemissionen verantwortlich – ein Treibhausgas, das mehr als 25-mal stärker ist als CO₂. Durch die Auswahl von Reisgenotypen mit geringeren Methanemissionen, ohne dabei die Erträge zu verringern, können wir sowohl die Ernährungssicherheit erhöhen als auch die Auswirkungen der Landwirtschaft auf das Klima verringern.“

Düngemitteleinsatz

Forscher fanden heraus, dass Lachgasemissionen eng mit dem Einsatz von Stickstoffdüngern zusammenhängen, unabhängig von der genetischen Vielfalt. Im Gegensatz dazu werden Methanemissionen stark vom Genotyp beeinflusst, was deutlich macht, dass selektive Züchtung eine wichtige Strategie zur Emissionsreduzierung sein könnte.

Der Genotyp beeinflusste auch den Ertrag, was darauf hindeutet, dass es Möglichkeiten gibt, durch selektive Züchtung Produktivität und Nachhaltigkeit miteinander zu verbinden. Merkmale wie Wurzelstruktur, Stickstoffverwertungseffizienz und Bodeninteraktionen beeinflussen alle die Treibhausgasemissionen und können selektiv gezüchtet werden.

Die Ergebnisse zeigen, dass zwar das Düngemittelmanagement weiterhin von entscheidender Bedeutung ist, Zuchtprogramme jedoch genetische Merkmale, die Methanemissionen reduzieren, priorisieren sollten.

„Unsere Analyse zeigt, dass die Genetik eine Schlüsselrolle bei den Methanemissionen von Reis spielt und neue Möglichkeiten bietet, die Züchtung mit den Klimazielen in Einklang zu bringen“, sagt Dr. Alice Johnston, Dozentin für Umweltdatenwissenschaft an der Cranfield University. „Die Züchtung kann helfen, aber wir brauchen auch mehr Feldversuche, in denen die Auswirkungen des Genotyps auf Treibhausgase unter realen landwirtschaftlichen Bedingungen gemessen werden, sowie eine Reihe von Pflanzenarten, um sicherzustellen, dass die Gewinne in die Praxis umgesetzt werden können.“

Als erste globale Synthese, die die Auswirkungen von Genotyp und Düngemitteln auf die Treibhausgasemissionen von Nutzpflanzen trennt, argumentieren die Autoren, dass die Pflanzengenetik in zukünftige Strategien zur Reduzierung von Treibhausgasen in der Landwirtschaft integriert werden muss.

Quellenhinweis:

A global synthesis of genotypic variation in crop greenhouse gas emissions under variable nitrogen fertilisation, Frontiers Agronomy, 2025. Walthall, C., et al.